实验一系统仿真设计-Read.DOC

连续系统仿真实验 ——大型雷达天线控制系统的仿真设计 一、双电机驱动系统 速度环仿真设计 对4阶系统求解Reccate方程，求得相应的反馈系数； 计算在单位扰动下的过渡过程。 和速子空间全状态反馈系数计算： 系统参数 结构参数 数值 单位 设计参数 R 2 欧姆 Kis L 0.25 亨 Kωs K 100 Kω Ce 0.544 伏/秒 Kε Cm 0.055 公斤米/安 JM 5.66×10-4 公斤米/秒2 fM 0.0019 Kid C 0.517 公斤米/弧度 Kωd J 11.856×10-4 公斤米/秒2 f 0 采用二次型性能指标： P为Riccate代数方程的解： （1） 全状态反馈系数阵： （2） Riccate代数方程求解方法：将（1）式两边加整理得 （3） 迭代计算： 令计算得到T，M 将T，M代入（3）计算得到，直到满足： 注意：P为对称阵，若系统为N阶，则只有N（N+1）/2个线性无关的Pi j代数方程。 在如下Q阵及R阵下的反馈系数阵： 计算收敛准则为： 二、雷达控制系统位置环仿真设计 加上位置校正，考虑测速机的时间常数，可控硅时间常数后的线性系统结构图如下： 已知参数值及设计参数表 结构参数 数 值 单 位 结构参数 数 值 单 位 设计参数 数 值 R1 2 欧姆 Cm1 0.055 公斤米/安 Kn 100/27.9 R2 2 欧姆 Cm2 0.055 公斤米/安 KT 1 L1 0.25 亨 Tω1 0.0034 秒 Ki1 已求 L2 0.25 亨 Tω2 0.0034 秒 Ki2 已求 Ks1 27.9 J1 5.66×10-4 公斤米/秒2 Kω1 已求 Ks2 27.9 J2 5.66×10-4 公斤米/秒2 Kω2 已求 Ts1 0.0033 秒 C1 0.517 公斤米/弧度 Kε 已求 Ts2 0.0033 秒 C2 0.517 公斤米/弧度 Kω 已求 Ce1 0.544 伏/秒 J 11.856×10-4 公斤米/秒2 Kp 设计 Ce2 0.544 伏/秒 f 0.0019 Tp 设计 1、线性系统设计 考虑到测速机的时间常数，可控硅时间常数等小时间常数的影响，利用CSS02.C，仿真调整原速度环设计参数（加单位阶跃）。 位置环要求无静差，因此加比例积分校正。 按单位阶跃输入，仿真确定Kp和Tp，输出过渡过程θo曲线。 然后加单位阶跃扰动Mc，输出过渡过程θo曲线。 Kp初值可设在15~25之间，Tp初值可设在0.15~0.30。 2、非线性系统设计 实际系统存在若干非线性环节，如放大器饱和、可控硅死区，电机摩擦非线性、齿轮间隙，以及为消隙引入的非线性等，系统结构图如下： 非线性模型及环节参数 非线性环节说明如下（参见图） 实验要求 对非线性系统，按延迟2秒单位阶跃输入，调整Kp和Tp，输出过渡过程θo曲线，然后加延迟2秒单位阶跃扰动M，输出过渡过程θo曲线。 给定信号与扰动信号如下图（为延迟2秒的单位阶跃） 三、实验准备及要求 速度环设计 编写求解Reccate方程的程序 对4阶系统求解Reccate方程，求得相应的反馈系数； 计算在单位扰动下的过渡过程。 线性系统位置环设计 考虑到测速机的时间常数，可控硅时间常数等小时间常数的影响，利用CSS02.C，仿真调整原速度环设计参数（加单位阶跃）。 位置环加比例积分校正，按单位阶跃输入，仿真确定Kp和Tp，输出过渡过程θo曲线。 然后加单位阶跃扰动M，输出过渡过程θo曲线。 Kp初值可设在15~25之间，Tp初值可设在0.15~0.30。 非线性系统仿真 根据实验要求和仿真对象实际，修改CSS02.C程序。 对非线性系统，按延迟2秒单位阶跃输入，仿真调整Kp和Tp，输出过渡过程θo曲线， 然后加延迟2秒单位阶跃扰动M，仿真输出过渡过程θo曲线。 4、实验总结 分三部分写出实验总结报告，包括实验内容、仿真结果、源程序清单 CSS02.C程序可拷贝 上机时间：第8、9周停课，具体时间请各班课代表找辅导老师落实。第10周交实验报告。 ( ( M0 (1 (2 U1 U2 J2 J1 J C2 C1 电机2 电机1 天线 Mc u i is (s ( ( - - + + + + + + - + kis k( k(s k( f1 K f J f2 + - + - - + Ce 2C C CM 电压饱和非线性 扰动信号 电机摩擦系数非线性 消隙非线性 电压饱和非线性 电压饱和非线